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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10597| Título: | Análise comparativa da capacidade de absorção de impacto de capacetes para futebol americano |
| Título(s) alternativo(s): | Comparative analysis of impact absorption capacity of football helmets |
| Autor(es): | Viezzer, Lucas Reda |
| Orientador(es): | Ferreira, Ana Paula Carvalho da Silva |
| Palavras-chave: | Capacetes Futebol americano Lesão cerebral Choque (Mecânica) Impacto Método dos elementos finitos Helmets Football Brain damage Shock (Mechanics) Impact Finite element method |
| Data do documento: | 26-Jun-2019 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | VIEZZER, Lucas Reda. Análise comparativa da capacidade de absorção de impacto de capacetes para futebol americano. 2019. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019. |
| Resumo: | O futebol americano é um dos esportes que mais apresentam casos de lesão cerebral nos atletas que o praticam. A indústria esportiva, e a medicina, buscam constantemente desenvolver novas tecnologias de absorção de impacto a fim de reduzir a incidência de lesões cerebrais. Os modelos tradicionais, amplamente utilizados, tem como conceito um casco rígido externo, com um revestimento de polímeros voltados a absorção de energia. Uma startup americana desenvolve um conceito completamente novo aplicado a capacetes de futebol americano. Este novo modelo é composto por um casco rígido interno, um casco maleável externo e uma interface de elementos colunares. Em situações de impacto, a camada externa deforma elasticamente, no ponto de contato, enquanto que as estruturas da interface deformam através de mecanismos de flambagem e flexão, e em seguida retornam a sua forma original, dissipando uma parcela maior de energia, diminuindo o pico de força de impacto e consequentemente a aceleração resultante aplicada à cabeça do atleta. Testes experimentais concluem que o novo conceito é o mais seguro para prevenir lesões. Nesse contexto, o presente trabalho faz um estudo comparativo desses capacetes, através de modelos numéricos em elementos finitos, utilizando a ferramenta computacional Abaqus. Inicialmente, são definidas as propriedades dos materiais que compõem cada capacete. Em seguida, modelos numéricos das estruturas de capacete são desenvolvidos e submetidos a testes de impacto baseados na literatura. Sobre o tema, verifica-se que o novo conceito de capacete apresenta uma aceleração resultante 70% menor quando comparada ao conceito tradicional, e um índice inferior no critério de lesão cerebral para diferentes velocidades de impacto. Portanto, comprova-se que o novo capacete é mais seguro para atletas na prevenção de lesões. |
| Abstract: | Football is one of the sports that most present cases of brain injury in athletes who practice it. The sports industry and medicine are constantly seeking to develop new impact-absorbing technologies in order to reduce the incidence of head injuries. The traditional models, widely used, have the concept of an external hard shell, with a padding of polymers, such as foams, focused on energy absorption. An American startup from Seattle developed a completely new concept applied to football helmets. This new model consists of an internal hard shell, an external soft shell and an interface of columnar elements. In situations of impact, the outer layer deforms elastically at the point of contact, while the interface structure deforms through buckling and bending mechanisms, and then return to their original shape, dissipating a larger portion of energy and decreasing the peak impact force. Experimental tests conclude that the new concept is the safest to prevent injury. In this context, the present research seeks to qualitatively, through finite element models, validate the results obtained experimentally, using the software Abaqus. Initially, the properties regarding the materials that consist each helmet are defined. Then, finite-element models of each helmet structure are created and submitted to a pendulum impact test based on experimental tests. It is verified that the new concept has an acceleration applied to the user’s head that is 70% smaller than the traditional concept and a lower value in head injury criteria for different impact velocities. Therefore, it is proved that the new helmet is safer for athletes in the prevention of injuries. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10597 |
| Aparece nas coleções: | CT - Engenharia Mecânica |
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